5.3.2 자유자재 화면 쪼개기: GridSpec 레이아웃

앞서 배운 plt.subplots(2, 2)는 화면을 2행 2열로 아주 바를 정(正)자로 공평하게 쪼갭니다. 하지만 현실의 데이터 분석 보고서 대시보드를 생각해보면, “위쪽에는 전체 가로를 관통하는 커다란 메인 요약 차트를 두고, 아래쪽에는 조그맣게 3개의 세부 차트를 배치하고 싶다” 와 같은 비대칭적인 요구사항이 빈번히 발생합니다.

이때 구원투수로 등장하는 것이 바로 GridSpec (그리드 스펙) 입니다.

💾 [실습 파일 다운로드] 본 강의의 비대칭 레이아웃 실습 코드를 직접 실행해 볼 수 있는 주피터 노트북 파일입니다.

• 📥 gridspec_layout_practice.ipynb 파일 다운로드 (클릭 또는 마우스 우클릭 후 ‘다른 이름으로 링크 저장’)

🚨 트러블슈팅: ModuleNotFoundError 에러가 발생할 때 실습 코드를 실행할 때 No module named 'matplotlib'과 같은 에러가 뜬다면, 현재 사용 중인 파이썬 환경에 라이브러리가 없는 것입니다. 이럴 땐 코드 최상단 셀이나 터미널에서 %pip install matplotlib 명령을 한 번 실행하여 패키지를 설치해 주세요.

[실습 1] GridSpec 기본 사용법 (슬라이싱 병합)

[비유로 이해하기] 모눈종이에 격자를 그어둔 뒤, 파이썬의 핵심 문법인 리스트 슬라이싱(:)을 사용해 “1행의 1~3열 칸의 벽을 터서 하나로 합쳐주세요!” 라고 컴퓨터에게 명령하는 것과 똑같습니다.

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec

# 한글 폰트 설정
plt.rcParams['font.family'] = 'AppleGothic' # 윈도우는 'Malgun Gothic'
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 전체 도화지 준비
fig = plt.figure(figsize=(8, 6))

# 1. 3행 3열짜리 모눈종이(GridSpec)를 하나 도화지 위해 투명하게 선언합니다.
gs = GridSpec(3, 3)

# 2. 첫째 행(row=0), 모든 열(col=:)을 차지하는 거대한 서브플롯 추가
ax1 = fig.add_subplot(gs[0, :])
ax1.set_title("ax1: gs[0, :]")
ax1.plot([1, 2, 3], [10, 20, 30], color='red')

# 3. 2~3행(row=1:), 1~2열(col=:2)을 차지하는 정사각형 서브플롯 추가
ax2 = fig.add_subplot(gs[1:, :2])
ax2.set_title("ax2: gs[1:, :2]")
ax2.scatter([1, 2, 3], [3, 2, 1], color='green', s=100)

# 4. 2~3행(row=1:), 마지막 열(col=2)을 차지하는 세로로 긴 서브플롯 추가
ax3 = fig.add_subplot(gs[1:, 2])
ax3.set_title("ax3: gs[1:, 2]")
ax3.bar(['A', 'B'], [5, 10], color='orange')

# 레이아웃 정리 및 출력
plt.tight_layout()
plt.show()

[코드 설명]

• gs = GridSpec(3, 3): 전체 공간을 3행 3열의 투명한 격자로 쪼개겠다는 뼈대(스펙)를 만듭니다.
• gs[0, :]: 슬라이싱 기법을 이용해 첫 번째 행의 모든 열을 통째로 묶어 하나의 구역으로 지정합니다.
• gs[1:, :2]: 두 번째 행부터 끝까지(1:), 첫 번째 열부터 두 번째 열까지(:2) 묶어서 커다란 정사각형 구역을 만듭니다.
• fig.add_subplot(...): 지정한 구역에 실제로 그래프를 그릴 수 있는 Axes 공간을 할당합니다.

이 코드를 실행하면 위의 그림과 정확히 일치하는, 위쪽에 널찍한 선 그래프, 좌하단에 커다란 산점도, 우하단에 좁은 막대그래프가 완벽하게 맞물려 들어가는 대시보드 구조가 완성됩니다.

[실습 2] 칸 사이의 여백 조절하기 (hspace, wspace)

테트리스 블록들(서브플롯들)이 너무 다닥다닥 붙어 있어서 보기 싫다면, 모눈종이 자체를 정의할 때 hspace (위아래 빈칸 여백)와 wspace (좌우 빈칸 여백) 인자를 주면 됩니다.

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec

fig = plt.figure(figsize=(6, 4))

# 블록 상하 간격을 0.5비율로 넓히고, 좌우 간격은 0.3으로 띄웁니다.
gs = GridSpec(3, 3, hspace=0.5, wspace=0.3)

ax1 = fig.add_subplot(gs[0, :])
ax2 = fig.add_subplot(gs[1:, :2])
ax3 = fig.add_subplot(gs[1:, 2])

# 칸의 윤곽만 보기 위해 축 이름표 제거
for ax in [ax1, ax2, ax3]:
    ax.set_xticks([])
    ax.set_yticks([])

plt.show()

[코드 설명]

• hspace (Height Space): 행과 행 사이, 즉 위아래 간격을 비율로 띄워줍니다.
• wspace (Width Space): 열과 열 사이, 즉 좌우 간격을 넓혀주어 차트 간의 숨통을 트여줍니다.

[실습 3] 칸들의 폭/높이 비율을 임의로 다르게 주기 (width_ratios)

슬라이싱으로 여러 칸을 합치는 방법도 있지만, 애초에 모눈종이를 그릴 때부터 “가로 3칸을 쪼개는데 그 넓이 비율을 4 : 6 : 3 비율로 쪼개라!” 라고 불균형하게 나눠버릴 수도 있습니다.

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec

fig = plt.figure(figsize=(6, 4))

# 가로 비율을 4:6:3, 세로 비율을 1:3:2 로 쪼개는 GridSpec
widths = [4, 6, 3]
heights = [1, 3, 2]

gs = GridSpec(3, 3, width_ratios=widths, height_ratios=heights)

# 각 칸에 1개씩 서브플롯 생성
for i in range(3):
    for j in range(3):
        ax = fig.add_subplot(gs[i, j])
        ax.set_xticks([])
        ax.set_yticks([])

# 이렇게 하면 gs[0, 0] 하나만 차지하더라도 면적이 들쭉날쭉해집니다!
plt.show()

[코드 설명]

• width_ratios: 각 열(Column)들이 나눠 가질 폭의 비율을 배열로 전달합니다. (예: 1번 방은 좁게, 2번 방은 매우 넓게)
• height_ratios: 각 행(Row)들이 나눠 가질 높이의 비율을 배열로 전달합니다.

🔥 코딩 고수의 꿀팁: 서브플롯 안의 서브플롯 (Nested Gridspec) 실전에서는 GridSpec 안의 특정 블록을 지목해서 다시 그 안을 쪼개는 subgridspec(2, 3) (현미경으로 확대해서 다시 세포 분열하기) 기법도 존재합니다. 이처럼 Matplotlib을 잘 다루게 되면, 아무리 복잡하게 생긴 논문용 차트나 주식 화면 대시보드라도 똑같이 구현해낼 수 있습니다!

다음 장에서는 이렇게 정교하게 배치된 그래프들의 색온도나 스타일(눈금, 글꼴)들을 일괄적으로 고급스럽게 바꾸어주는 Styling 방법론에 대해 학습합니다.